[發明專利]一種陶瓷基鋰電池正極極片的成型工藝

在審

• 申請號: 202011526600.3
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112582584A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 廖健淞;陳慶;劉超;司文彬;李鈞
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M4/1397
• 分類號: H01M4/1397;H01M4/04;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;C01B25/45;C04B35/56;C04B35/58;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及鋰電池中正極的技術領域，公開了一種陶瓷基鋰電池正極極片的成型工藝。首先分別制備導電陶瓷漿料和磷酸鐵鋰前驅體漿料。按照導電陶瓷漿料?磷酸鐵鋰前驅體漿料?導電陶瓷漿料的結構進行涂布，高溫燒結成型，將燒結產物充分浸潤聚氧乙烯，然后真空處理，使層狀的導電陶瓷裂紋滲透聚氧乙烯，最終形成柔性正極材料。通過將磷酸鐵鋰的燒結和極片成型工藝糅合為一步工藝，有效擺脫了原有涂布工藝上漿、輥壓和干燥過程中由于涂布不均引起的起皮、粘料等缺陷，而且可以有效發揮陶瓷基材料的優異性能。

技術領域

本發明涉及鋰電池中正極的技術領域，特別是涉及一種陶瓷基鋰電池正極極片的成型工藝。

背景技術

鋰電池是近年來最為優異的環保移動能源。由于具有高能量、長壽命、低消耗、無公害、無記憶效應以及自放電小、內阻小、性價比高、污染少等優點，自其誕生以來，便給能源領域帶來了革命性的變化。隨著需求量的不斷增大及要求的不斷提高，開發高能量密度、高功率密度、循環性能良好、低成本、環境友好的鋰離子電極材料成為研究的重點。

鋰電池電極是一種顆粒組成的涂層，均勻的涂敷在金屬集流體上。鋰離子電池極片涂層可看成一種復合材料，主要由三部分組成：（1）活性物質顆粒；（2）導電劑和黏結劑相互混合的組成相(碳膠相)；（3）孔隙，填滿電解液。在傳統涂布工藝中，鋰電池正極片主要是將正極活性材料、粘結劑、導電劑通過輥壓與集流體復合成型，這種復合方式活性材料與集流體通過粘結劑相互連接，而且容易出現凸起、起皮、粘料等缺陷，同時由于正極極片需要一定的柔韌性，因此現有極片大多采用鋁箔或銅箔。

研究表明，陶瓷基材料在鋰離子電池中使用可以有效提高其物理性能和穩定性，而且陶瓷基材料制備工藝簡單，成本低廉，在諸多領域具有較為廣泛的應用。因此，將陶瓷基材料用于鋰電池極片的研究受到人們關注。然而陶瓷材料普遍脆性較大，而且導電性不佳，限制了其在鋰電池極片中的使用。

中國發明專利申請號201910480397.1公開了一種陶瓷涂層極片制備方法及在鋰電池中的應用，首先制作極片模板，之后制成的極片模板上涂覆陶瓷涂層，接著涂覆陶瓷涂層后烘干并焙燒，使得陶瓷層凝結，將凝結后的陶瓷層開一個裝配口，并在高溫條件下煅燒，使得極片模板蒸發或完全燃燒氣化，得到中空的純凈陶瓷層，在得到的純凈陶瓷層中從裝配口注入液體導電物質，或者熔融狀態的固體導電物，最后在裝配口插入極片頭，使得裝配口密封。中國發明專利申請號202010477035.X公開了鋰電池負極極片及其制備方法和應用。其中，制備鋰電池負極極片的方法包括：將負極活性物質施加到極片基體的至少部分表面，形成負極活性物質層；將無機陶瓷顆粒、粘結劑、消泡劑和第一溶劑混合，得到陶瓷顆粒漿料；將陶瓷顆粒漿料施加到負極活性物質層遠離極片基體的至少部分表面，形成陶瓷層；將聚偏二氟乙烯或其共聚物、分散劑和第二溶劑混合，得到聚合物漿料；將聚合物漿料施加到陶瓷層遠離負極活性物質層的至少部分表面，形成聚合物層，得到極片前體；對極片前體進行烘干，得到鋰電池負極極片。然而陶瓷與金屬極片的相容性問題較大，在陶瓷漿料涂布燒結過程中，很容易出現與金屬極片結合不牢固，導致涂層出現起皮等問題。

發明內容

針對目前鋰電池陶瓷正極極片相容性較差，界面結合存在的問題，本發明提出一種陶瓷基鋰電池正極極片的成型工藝，從而有效解決了陶瓷基極片分層起皮問題，有效促進了陶瓷基材料在鋰電池電極片的發展應用。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種陶瓷基鋰電池正極極片的成型工藝，具體成型工藝過程如下：

（1）將導電陶瓷納米粉、氧化鋁納米粉、氧化硅納米粉、氧化鈣納米粉、分散劑加入去離子水中，分散均勻，得到固含量為20-30%的漿料，然后進行超聲分散處理，接著向超聲處理后的漿料中加入粘結劑，得到導電陶瓷漿料；

（2）將磷酸鐵鋰前驅體材料與氨水、聚丙烯酰胺混合配制為磷酸鐵鋰前驅體漿料，然后按照導電陶瓷漿料-磷酸鐵鋰前驅體漿料-導電陶瓷漿料的結構進行涂布，在真空烘箱中干燥，得到干燥產物；